Navitar镜头在适用于激光微加工领域的自动对焦系统中的应用案例

激光加工是指将激光光束作用于物体的表面从而引起物体(包括金属与非金属)形状或性质发生改变的加工过程，如激光切割、焊接、表面处理、打孔等。

四十多年来，随着小型电子产品和微电子元器件需求量的日益增长，对于加工材料(尤其是聚合物材料以及高熔点材料)的精密处理日渐成为激光在工业领域中发展最快的应用之一。

本周文章将为大家介绍Navitar镜头在适用于激光微加工领域的自动对焦系统中的应用案例。

1、自动对焦系统在微加工过程中的应用

由于激光的空间控制性和时间控制性较好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，所以特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。

在激光微加工过程中，焦点相对于被加工工件表面的位置对于激光微加工的结构、形状、深度有很大影响：

当焦点位置较低时，透过工件表面的光斑面积很大，会产生很大的喇叭口，而且由于能量密度减小而影响加工深度;当焦点逐步提高后，加工深度也相应增加;

当焦点位置过高时，同样由于能量密度的降低而影响加工深度，无法进行加工。

因此，有效地控制被加工物体(硅，铝，铜等)的被加工面，使其位于激光的焦平面上，即实现光路系统的焦点控制是在激光加工过程中极为关键的一点。

目前，在微小器件激光加工过程中，由于加工线宽细，激光功率较小，常结合光学方法、图像处理软件以及机械控制技术，组建自动聚焦系统来进行焦点控制。

采用自动聚焦系统，调焦更加智能化，聚焦判据更加灵活和多样。并且，利用计算机或处理器可以很方便地对运动执行机构进行控制，从而避开复杂的调焦电路和机构。

2、Navitar变焦系统应用于自动聚焦

在本案例中，研究人员基于纳秒激光器的特点，以图像处理技术为实现手段，设计了基于MCU与CPLD 的平台控制板卡，搭建了一套应用于激光加工系统中的自动对焦系统，并作了相关的对焦实验。

这一套基于图像处理技术的自动对焦系统主要包括：激光光源，成像光路，成像及控制系统，一维运动平台等几个部分。

其中，在成像光路方面，该镜头为Navitar系列变焦镜头，在系统设计过程中，工程师与研究人员采用“搭积木”的方式在系统中加入专用的激光入口。并且通过结合Navitar提供的多种灵活转接件，调整激光的入射角度，保证成像系统内部同轴共焦，顺利解决了激光焦面与成像焦面的共焦问题。

Navitar高性能变焦镜头系统，可组合无限校正物镜，令分辨率和放大倍率达到最大。此外，用户可根据需求选择配备电动马达模块构建电动变焦镜头系统，是半导体检测、流式细胞术或其他高放大倍率自动聚焦应用的理想选择。